2014年高考物理(高考真題+模擬新題)分類匯編：C單元 牛頓運(yùn)動(dòng)定律

1、 C 單元 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 C1 牛頓第一定律、牛頓第三定律 912014 四川卷 石墨烯是近些年發(fā)現(xiàn)的一種新材料，其超高強(qiáng)度及超強(qiáng)導(dǎo)電、導(dǎo)熱等非凡的物理化學(xué)性質(zhì)有望使 21 世紀(jì)的世界發(fā)生革命性的變化，其發(fā)現(xiàn)者由此獲得 2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)用石墨烯制作超級(jí)纜繩，人類搭建“太空電梯”的夢(mèng)想有望在本世紀(jì)實(shí)現(xiàn)科學(xué)家們?cè)O(shè)想，通過(guò)地球同步軌道站向地面垂下一條纜繩至赤道基站，電梯倉(cāng)沿著這條纜繩運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)外太空和地球之間便捷的物資交換 (1)若“太空電梯”將貨物從赤道基站運(yùn)到距地面高度為 h1的同步軌道站，求軌道站內(nèi)質(zhì)量為 m1的貨物相對(duì)地心運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能設(shè)地球自轉(zhuǎn)角速度為 ，地球半徑為 R. (2)當(dāng)電梯

2、倉(cāng)停在距地面高度 h24R 的站點(diǎn)時(shí)，求倉(cāng)內(nèi)質(zhì)量 m250 kg 的人對(duì)水平地板的壓力大小取地面附近重力加速度 g 取 10 m/s2，地球自轉(zhuǎn)角速度 7.3 105 rad/s，地球半徑 R6.4 103 km. 9(1)12m12(Rh1)2 (2)11.5 N 解析 (1)設(shè)貨物相對(duì)地心的距離為 r1，線速度為 v1，則 r1Rh1 v1r1 貨物相對(duì)地心的動(dòng)能為 Ek12m1v21 聯(lián)立得 Ek12m12(Rh1)2 (2)設(shè)地球質(zhì)量為 M， 人相對(duì)地心的距離為 r2， 向心加速度為 an， 受地球的萬(wàn)有引力為 F，則 r2Rh2 an2r2 FGm2Mr22 gGMR2 設(shè)水平地板對(duì)

3、人的支持力大小為 N，人對(duì)水平地板的壓力大小為 N，則 FNm2an NN 聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得 N11.5 N11 1 （2014 湖北黃岡期末湖北黃岡期末）下列關(guān)于牛頓運(yùn)動(dòng)定律的說(shuō)法中正確的是( ) A慣性就是物體保持靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì) B一對(duì)作用力與反作用力的作用效果總相同 C物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度就是加速度 D力的國(guó)際制單位“牛頓”是根據(jù)牛頓第二定律定義的 1D 解析 慣性就是物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；一對(duì)作用力與反作用力的作用效果不相同，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤；物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度與質(zhì)量有關(guān)，選項(xiàng) C錯(cuò)誤；單位 “牛頓”是根據(jù)牛頓第二定律定義的，選項(xiàng) D 正確 牛頓第二

4、定律 單位制 5 2014 重慶卷 以不同的初速度將兩個(gè)物體同時(shí)豎直向上拋出并開(kāi)始計(jì)時(shí)， 一個(gè)物體所受空氣阻力可忽略， 另一個(gè)物體所受空氣阻力大小與物體的速率成正比， 下列分別用虛線和實(shí)線描述兩物體運(yùn)動(dòng)的 vt 圖像可能正確的是( ) A B C D 5D 解析 本題考查 vt 圖像當(dāng)不計(jì)阻力上拋物體時(shí)，物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，圖像為一傾斜直線，因加速度 ag，故該傾斜直線的斜率的絕對(duì)值等于 g.當(dāng)上拋物體受空氣阻力的大小與速率成正比時(shí)，對(duì)上升過(guò)程，由牛頓第二定律得mgkvma，可知物體做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，通過(guò)圖像的斜率比較，A 錯(cuò)誤從公式推導(dǎo)出，上升過(guò)程中，|a|g ，當(dāng) v0 時(shí)，物

5、體運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)，此時(shí) ag，而 B、C 圖像的斜率的絕對(duì)值均小于 g，故 B、C 錯(cuò)誤，D 正確 102014 天津卷 如圖所示，水平地面上靜止放置一輛小車 A，質(zhì)量 mA4 kg，上表面光滑，小車與地面間的摩擦力極小，可以忽略不計(jì)可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊 B 置于 A 的最右端，B 的質(zhì)量 mB2 kg.現(xiàn)對(duì) A 施加一個(gè)水平向右的恒力 F10 N，A 運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小車左端固定的擋板與 B 發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間極短，碰后 A、B 粘合在一起，共同在 F 的作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，碰撞后經(jīng)時(shí)間 t0.6 s，二者的速度達(dá)到 vt2 m/s.求： (1)A 開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度 a 的大小； (2)A、B 碰撞后

6、瞬間的共同速度 v 的大?。?(3)A 的上表面長(zhǎng)度 l. 10(1)2.5 m/s2 (2)1 m/s (3)0.45 m 解析 (1)以 A 為研究對(duì)象，由牛頓第二定律有 FmAa 代入數(shù)據(jù)解得 a2.5 m/s2 (2)對(duì) A、B 碰撞后共同運(yùn)動(dòng) t0.6 s 的過(guò)程，由動(dòng)量定理得 Ft(mAmB)vt(mAmB)v 代入數(shù)據(jù)解得 v1 m/s (3)設(shè) A、B 發(fā)生碰撞前，A 的速度為 vA，對(duì) A、B 發(fā)生碰撞的過(guò)程，由動(dòng)量守恒定律有 mAvA(mAmB)v A 從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到與 B 發(fā)生碰撞前，由動(dòng)能定理有 Fl12mAv2A 由式，代入數(shù)據(jù)解得 l0.45 m 11 2014 天津

7、卷 如圖所示， 兩根足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角 30 的斜面上，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，間距 L0.4 m導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域和，兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為 MN，中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向上，兩磁場(chǎng)的磁場(chǎng)感應(yīng)度大小均為 B0.5 T在區(qū)域中，將質(zhì)量 m10.1 kg，電阻 R10.1 的金屬條 ab 放在導(dǎo)軌上， ab 剛好不下滑 然后， 在區(qū)域中將質(zhì)量 m20.4 kg， 電阻 R20.1 的光滑導(dǎo)體棒 cd 置于導(dǎo)軌上， 由靜止開(kāi)始下滑 cd 在滑動(dòng)過(guò)程中始終處于區(qū)域的磁場(chǎng)中，ab、cd 始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸，取 g10 m/s2，問(wèn) (1)c

8、d 下滑的過(guò)程中，ab 中的電流方向； (2)ab 剛要向上滑動(dòng)時(shí)，cd 的速度 v 多大； (3)從 cd 開(kāi)始下滑到 ab 剛要向上滑動(dòng)的過(guò)程中，cd 滑動(dòng)的距離 x3.8 m，此過(guò)程中 ab上產(chǎn)生的熱量 Q 是多少？ 11(1)由 a 流向 b (2)5 m/s (3)1.3 J 解析 (1)由右手定則可以直接判斷出電流是由 a 流向 b. (2)開(kāi)始放置 ab 剛好不下滑時(shí)，ab 所受摩擦力為最大靜摩擦力，設(shè)其為 Fmax，有 Fmaxm1gsin 設(shè) ab 剛好要上滑時(shí)，cd 棒的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E，由法拉第電磁感應(yīng)定律有 EBLv 設(shè)電路中的感應(yīng)電流為 I，由閉合電路歐姆定律有 IE

9、R1R2 設(shè) ab 所受安培力為 F安，有 F安ILB 此時(shí) ab 受到的最大靜摩擦力方向沿斜面向下，由平衡條件有 F安m1gsin Fmax 綜合式，代入數(shù)據(jù)解得 v5 m/s (3)設(shè) cd 棒的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電路中產(chǎn)生的總熱量為 Q總，由能量守恒有 m2gxsin Q總12m2v2 又 QR1R1R2Q總 解得 Q1.3 J 10 在如圖所示的豎直平面內(nèi)， 水平軌道 CD 和傾斜軌道 GH 與半徑 r944 m的光滑圓弧軌道分別相切于 D 點(diǎn)和 G 點(diǎn)，GH 與水平面的夾角 37 .過(guò) G 點(diǎn)、垂直于紙面的豎直平面左側(cè)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B1.25 T；過(guò) D 點(diǎn)

10、、垂直于紙面的豎直平面右側(cè)有勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，電場(chǎng)強(qiáng)度 E1 104 N/C.小物體 P1質(zhì)量m2 103 kg、電荷量 q8 106 C，受到水平向右的推力 F9.98 103 N 的作用，沿CD 向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，到達(dá) D 點(diǎn)后撤去推力當(dāng) P1到達(dá)傾斜軌道底端 G 點(diǎn)時(shí)，不帶電的小物體 P2在 GH 頂端靜止釋放，經(jīng)過(guò)時(shí)間 t0.1 s 與 P1相遇P1與 P2與軌道 CD、GH間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為 0.5，g 取 10 m/s2，sin 37 0.6，cos 37 0.8，物體電荷量保持不變，不計(jì)空氣阻力求： (1)小物體 P1在水平軌道 CD 上運(yùn)動(dòng)速度 v 的大??； (2)

11、傾斜軌道 GH 的長(zhǎng)度 s. 10(1)4 m/s (2)0.56 m 解析 (1)設(shè)小物體 P1在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度為 v，受到向上的洛倫茲力為 F1，受到的摩擦力為 f，則 F1qvB f(mgF1) 由題意，水平方向合力為零 Ff0 聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得 v4 m/s (2)設(shè) P1在 G 點(diǎn)的速度大小為 vG，由于洛倫茲力不做功，根據(jù)動(dòng)能定理 qErsin mgr(1cos )12mv2G12mv2 P1在 GH 上運(yùn)動(dòng)，受到重力、電場(chǎng)力和摩擦力的作用，設(shè)加速度為 a1，根據(jù)牛頓第二定律 qEcos mgsin (mgcos qEsin )ma1 P1與 P2在 GH 上相遇時(shí)，設(shè)

12、P1在 GH 上運(yùn)動(dòng)的距離為 s1，則 s1vGt12a1t2 設(shè) P2質(zhì)量為 m2，在 GH 上運(yùn)動(dòng)的加速度為 a2，則 m2gsin m2gcos m2a2 P1與 P2在 GH 上相遇時(shí)，設(shè) P2在 GH 上運(yùn)動(dòng)的距離為 s2，則 s212a2t2 聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得 ss1s2 s0.56 m11 112014 四川卷 如圖所示，水平放置的不帶電的平行金屬板 p 和 b 相距 h，與圖示電路相連，金屬板厚度不計(jì)，忽略邊緣效應(yīng)p 板上表面光滑，涂有絕緣層，其上 O 點(diǎn)右側(cè)相距 h 處有小孔 K；b 板上有小孔 T，且 O、T 在同一條豎直線上，圖示平面為豎直平面質(zhì)量為 m、電荷量為q(q

13、0)的靜止粒子被發(fā)射裝置(圖中未畫(huà)出)從 O 點(diǎn)發(fā)射，沿 p 板上表面運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t 后到達(dá) K 孔，不與板碰撞地進(jìn)入兩板之間粒子視為質(zhì)點(diǎn)，在圖示平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，電荷量保持不變，不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小為 g. (1)求發(fā)射裝置對(duì)粒子做的功； (2)電路中的直流電源內(nèi)阻為 r，開(kāi)關(guān) S 接“1”位置時(shí)，進(jìn)入板間的粒子落在 b 板上的 A點(diǎn)，A 點(diǎn)與過(guò) K 孔豎直線的距離為 l.此后將開(kāi)關(guān) S 接“2”位置，求阻值為 R 的電阻中的電流強(qiáng)度； (3)若選用恰當(dāng)直流電源，電路中開(kāi)關(guān) S 接“1”位置，使進(jìn)入板間的粒子受力平衡，此時(shí)在板間某區(qū)域加上方向垂直于圖面的、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小合適的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁感應(yīng)

14、強(qiáng)度 B 只能在 0Bm()215 m()212 qt范圍內(nèi)選取)，使粒子恰好從 b 板的 T 孔飛出，求粒子飛出時(shí)速度方向與 b 板板面的夾角的所有可能值(可用反三角函數(shù)表示) 11 (1)mh22t2 (2)mhq（Rr）g2h3l2t2 (3)0B0 滿足題目要求，夾角 趨近0，即 0016 則題目所求為 0m2，則 x1x2 D若 m16 m，故行人有危險(xiǎn) 圖 X4- 1 1 （2014 山東濟(jì)寧期末山東濟(jì)寧期末）如圖 X4- 1 所示，一根輕繩跨過(guò)定滑輪，兩端分別系著質(zhì)量分別為 m1、m2的小物塊 A 和 B，A 放在地面上，B 離地面有一定高度當(dāng) B 的質(zhì)量發(fā)生變化時(shí)，A 上升的加

15、速度 a 的大小也將隨之變化已知重力加速度為 g，則圖 X4- 2 中能正確反映 a 與 m2關(guān)系的圖像是( ) 圖 X4- 2 1C 解析 當(dāng) m2m1時(shí)，分別對(duì) B、A 應(yīng)用牛頓第二定律得 m2gFm2a，F(xiàn)m1gm1a，解得加速度 ag2m1m1m2g，符合規(guī)律的圖像是圖 C. 4. （2014 浙江金麗衢十二校期末浙江金麗衢十二校期末）從地面上以初速度 v0豎直上拋一個(gè)質(zhì)量為 m 的小球 若小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的空氣阻力與其速率成正比， 小球運(yùn)動(dòng)的速率隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖 X4- 5 所示，t1時(shí)刻到達(dá)最高點(diǎn)，落地速率為 v1，且落地前小球已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是( ) 圖

16、X4- 5 A小球的加速度在上升過(guò)程中逐漸減小，在下降過(guò)程也逐漸減小 B小球拋出瞬間的加速度大小為1v0v1g C小球被拋出時(shí)的加速度值最大，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的加速度值最小 D小球上升過(guò)程的平均速度小于v02 4ABD 解析 由牛頓第二定律可知，上升過(guò)程小球的加速度大小 a1mgkvm隨速度的減小而減小，下降過(guò)程小球的加速度大小 a2mgkvm隨速度的增大而減小，拋出瞬間加速度最大，在最高點(diǎn)時(shí)加速度等于重力加速度，勻速下落時(shí)加速度最小(大小為 0)，選項(xiàng) A正確，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤；做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，有 mgkv1，剛拋出時(shí)的加速度 a0mgkv0m1v0v1g，選項(xiàng) B 正確；由圖像知小球上升過(guò)程的位移

17、小于相同初速度、相同時(shí)間情況下勻減速運(yùn)動(dòng)的位移，則其平均速度小于v02，選項(xiàng) D 正確 5. （2014 武漢武漢 11 月調(diào)研月調(diào)研）如圖 X4- 6 所示，在光滑的水平面上放著質(zhì)量為 M 的木板，在木板的左端有一個(gè)質(zhì)量為 m 的木塊，在木塊上施加一個(gè)水平向右的恒力 F，木塊與木板由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間 t 分離下列說(shuō)法正確的是( ) 圖 X4- 6 A若僅增大木板的質(zhì)量 M，則時(shí)間 t 增大 B若僅增大木塊的質(zhì)量 m，則時(shí)間 t 增大 C若僅增大恒力 F，則時(shí)間 t 增大 D若僅增大木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，則時(shí)間 t 增大 5BD 解析 設(shè)木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ，則木塊的加速度

18、a1FmgmFmg， 木板的加速度 a2mgM， 兩者恰好分離的條件為12(a1a2)t2L， 時(shí)間 t2LFmmMM g.由此可知，僅增大 M 或 F，時(shí)間 t 減小，僅增大 m 或 ，時(shí)間 t 增大，選項(xiàng) B、D 正確 9 （2014 武昌調(diào)研武昌調(diào)研）如圖 X4- 11 甲所示，在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室里，一根足夠長(zhǎng)的固定的均勻直細(xì)桿與水平方向成 37 角，質(zhì)量 m1 kg 的小球穿在細(xì)桿上且靜止于細(xì)桿底端 O 處，開(kāi)啟送風(fēng)裝置，有水平向右的恒定風(fēng)力 F 作用于小球上，在 t12 s 時(shí)刻風(fēng)停止小球沿細(xì)桿運(yùn)動(dòng)的部分 v- t 圖像如圖乙所示，g 取 10 m/s2，sin 37 0.6，cos 37 0.8，忽略浮力求： (1)小球在 02 s 內(nèi)的加速度 a1和 25 s 內(nèi)的加速度 a2； (2)